Ein chemisch definiertes, xenofreies Kultursystem zur Kultivierung und Gewinnung pluripotenter Stammzellen von Affen in vitro

Nichtmenschliche Primaten (NHPs) weisen im Vergleich zu anderen Tiermodellen ein hohes Maß an Ähnlichkeit mit Menschen auf. Diese Ähnlichkeiten manifestieren sich auf der genetischen, physiologischen, sozio-verhaltensbezogenen und zentralen Nervensystemebene, wodurch NHPs hervorragend für die Erforschung der Stammzelltherapie geeignet sind und zunehmend in präklinischen Studien eingesetzt werden, um die Sicherheit und Wirksamkeit biotechnologischer Therapien zu testen.

Dennoch wäre es angesichts der ethischen Probleme und Kosten, die mit diesem Modell verbunden sind, äußerst vorteilhaft, NHP-Zellmodelle in klinischen Studien zu verwenden. Die Entwicklung und Aufrechterhaltung des naiven Zustands pluripotenter Stammzellen (PSCs) von Primaten bleibt jedoch schwierig, ebenso wie der In-vivo-Nachweis von PSCs, wodurch die Anwendung der Biotechnologie beim Javaneraffen eingeschränkt wird.

Kürzlich berichteten Forscher aus der Gruppe von Niu Yuyu über ein chemisch definiertes, xenofreies Kultursystem zur Kultivierung und Gewinnung von Affen-PSCs in vitro. Die Zellen weisen globale Genexpressions- und genomweite Hypomethylierungsmuster auf, die sich von Affen-geprimten Zellen unterscheiden. Diese xenofreien PSCs können aus Blastozysten stammen, aus etablierten PSC-Linien umgewandelt oder durch Neuprogrammierung somatischer Zellen erzeugt werden. Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Protein & Zelle.

Es wurde gezeigt, dass die Expression von Signalwegkomponenten das Potenzial für die Bildung von Chimären erhöhen kann. Entscheidend für biomedizinische Anwendungen war auch die Möglichkeit, biolumineszierende Reportergene in Affen-PSCs zu integrieren und sie in chimären Embryonen in vivo und in vitro zu verfolgen.

Die manipulierten Zellen behielten das embryonale und extraembryonale Entwicklungspotenzial und waren in der Lage, sich sowohl in vitro als auch in vivo in alle drei Keimschichten sowie in reproduktive keimähnliche Zellen zu differenzieren.

Durch die Integration von AkaLuc, einem biotechnologisch hergestellten Luciferase-Gen, in das Genom von Affenstammzellen wurde inzwischen erfolgreich ein chimärer Affe geschaffen, der biolumineszierende Zellen trägt und chimäre Zellen in lebenden Tieren mehr als zwei Jahre lang verfolgen konnte. Dadurch konnten Forscher die Proliferation und Migration chimärer Zellen im Affen in vivo verfolgen.

Dieses Ergebnis legt den Grundstein für zukünftige Forschungen zu Primatenorganoiden und Xenotransplantation. Gleichzeitig wird der Chimärismustest nicht nur die Pluripotenz von Stammzellen überprüfen, sondern auch dabei helfen, die Machbarkeit einer Organkompensation in NHPs in der Zukunft zu überprüfen. Die Studie könnte von breitem Nutzen für die Stammzellentechnik von Primaten und für die Nutzung chimärer Affenmodelle für klinische Studien sein.